JPH0216141A - 複合軸受材料及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、金属（好ましくは銅、青銅又は高力アルミニ
ウム合金）を素材とする支持層と、弗素に対して高い親
和性を有する粒度４０μｍ以下の金属粉末が５〜５０重
量％（好ましくは３０〜４０重量％）の割合で微細に分
散されているマトリックス形成用の弗素含有ポリマーを
素材とし、そして、前記支持層に結合されている厚さ３
０〜５００μｍ（好ましくは５０〜２５０μｍ）の摺動
層とをそれぞれ具備する、摺動面を備えた複合軸受材料
に関し、さらに、この複合軸受材料の製造方法に関する
。

〔発明の概要〕

本発明は、金属支持層と、弗素に対して高い親和性を有
する金属粉末が微細に分散されているマトリックス形成
用の弗素含有ポリマーを素材としかつ前記支持層に結合
されている摺動層とをそれぞれ具備している。そして、
摩擦トルクと摩耗度とを低減させるために、前記弗素含
有ポリマーは、ＣｕＫα放射により作成されたＸ線回折
投影図においてダブル・ブラッグ角２θ＝１８．０７±
００３°でシャープな最大強度を有し、そして、３２０
〜３５０℃の融解温度範囲を有し、そして、金属弗化物
と、金属オキシ弗化物とを含んでいる。

〔従来の技術〕

ヨーロッパ特許筒４４，５７７号明細書及びドイツ連邦
共和国特許筒２９　２８　０６１％明細書から既に公知
となっているプラスチック摺動層を備えた複合軸受材料
は、金属支持層（好ましくは銅製支持層）と、この支持
層上に配置された厚さ３０〜５００μｍの摺動層とから
なり、この摺動層は、粒度５０ミクロン以下（５５０８
ｍ）の鉛粒子５〜５０容量％を含むマトリックス形成用
の弗素含有ポリマー（即ちポリ弗化ビニリデン（ＰＶＤ
Ｆ））から成っている。

また、上記摺動層には、ポリテトラフルオルエチレ：／
　（ＰＴＦＥ）　、硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、グラ
ファイトのような摺動特性を良好ならしめる物質が、微
細に分散された混在物として、含有されていてもよい。

プラスチック摺動層は、良好な摺動特性を有する金属材
料（好ましくは青銅）からなりかつ支持層上に焼結又は
吹付けされた厚さ２５０〜３５０μｍの多孔性の粗面層
上に形成されるのが望ましい。この場合、上記粗面層の
空隙は、摺動層のプラスチックで充填される。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような複合軸受材料から作成される軸受体は、広範
な用途に利用されるが、例えば液力モータの軸受に生ず
るような極めて高い機械的負荷には耐えることができず
、従って、その耐用寿命が過度に短かいので、その軸受
を用いた機械自体の有効寿命も制限されることになる。

このような理由のために、比較的大きな機械的負荷耐性
と、比較的大きな耐摩耗性と、できるだけ低い摩擦値と
を有する複合軸受材料が求められている。

従って、本発明の課題は、冒頭に述べた複合軸受材料を
その摩耗度及び耐用寿命に関して申分なく改良すること
である。

〔課題を解決するための手段〕

この課題を解決すべく提案された本発明によれば、冒頭
に述べた複合軸受材料において、前記弗素含有ポリマー
は、ＣｕＫα放射により作成されたＸｖＡ回折投影図に
おいてダブル・ブラッグ角２θ＝１８．０７±０．０３
°でシャープな最大強度を有しかつ３２０〜３５０℃の
融解温度範囲を有すると共に、５〜３０重量％（好まし
くは１５〜２５重量％）の金属弗化物と、０．５〜５．
０重量％（好ましくは１．０〜３．０重量％）の金属オ
キシ弗化物とを含んでいる。

弗素に対して特に高い親和性を有する金属粉末で本発明
に用いるのに適したものとしては、鉛、錫、亜鉛、イン
ジウム、タリウム、カドミウム、ビスマス、バリウム、
銅、恨及びこれらの合金が挙げられ、これらの金属粉末
は１種でも或いは複数種を組合わせても用いることが可
能であり、さらにこの場合、鉛ベース及び錫ベースの軸
受金属も用いることができる。

本発明による複合軸受材料は、摩耗度が比較的低く疲れ
限界が高い点で優れており、この材料から作成される軸
受体の申分ない機能は、極めて長い使用期間に亘って保
証される。摺動特性を向上させると共に安定性を高める
ため、マトリクスには、さらに１〜２０重量％（好まし
くは５〜１５重量％）の微細に分散されたＰＴＦＥ　（
ポリテトラフルオルエチレン）　、Ｍｏ　Ｓｚ　　（硫
化モリブデン）、グラファイト、ＺｎＳ　（硫化亜鉛）
、Ｂａ５ｏ、’（硫酸バリウム）及び／又はステアリン
酸塩からなる粉末粒子を１種又は複数種組合わせて含有
させてもよく、この場合、これらの粉末粒子の粒度は、
金属粉末の粒度に合わせて、４０μｍ以下（５４０μｍ
）の値に設定するのが好ましい。

本発明による複合軸受材料の有利な実施態様においては
、前記マトリックスが、１５〜２５重量％の弗化鉛と、
１〜３重量％のオキシ弗化鉛と、３０〜４０重量％の鉛
と、必要に応じて加えられる５〜１５％のＰＴＦＥとを
含んでいる。

本発明の別の有利な実施態様においては、前記マトリッ
クスが、５９重量％の弗素含有ポリマーと、８重間％の
鉛と、２４重量％のＰ　ｂ　ＦＺと、１重量％のｐ　ｂ
　ＯＦ　２と、８重量％のＰＴＦＥとを含んでいる。

本発明によるさらに別の実施態様においては、前記マト
リックスが、５３重量％の弗素含有ポリマーと、８重量
％のＰＴＦＥと、１５重量％のＰｂＦ２と、４重量％（
７）ＰｂＯＦ２と、２０重量％の鉛とからなっている。

本発明によるさらに別の実施態様においては、前記マト
リックスが、４３重量％の弗素含有ポリマーと、１８重
量％のＰＴＦＥと、１５重量％のＰｂＦ２と、４重量％
のｐ　ｂ　ＯＦ　ｚと、２０重量％の鉛とからなってい
る。

本発明により構成される前記マトリックスは、機械的又
は化学的に粗面化された支持層表面に直接結合されても
よい。しかし、別の実施態様においては、前記プラスチ
ック摺動層が、前記支持層上に焼結又は吹付けされかつ
金属摺動材料（好ましくは青銅）からなる多孔質の中間
層を介して前記支持層と結合され、前記摺動層材料が前
記中間層の孔を充填しかつこの中間層の被覆層（厚さ１
０〜３５０μｍ）を形成している。

本発明による複合軸受材料の製造方法においては、３０
〜８０重量％の弗素含有ポリマーと、弗素に対して高い
親和性を有する５〜５０重量％の金属粉末との混合物が
金属支持層上に供与され、そして、前記支持層に対して
圧延され、そして、３３０℃を超える温度（好ましくは
３４５〜４００℃の温度）に加熱され、そして、５〜６
０分間（好ましくは１０〜３０分間）前記温度に保たれ
、次いで、０．５〜１０分間（好ましくは１〜４分間）
で１００℃の温度にまで連続的に冷却される。

本発明による複合軸受材料の製造に際しては、帯状の支
持層を連続的に被覆加工することによって連続的な方式
で行うことも、或いは、条片状の区分を個別的に被覆加
工することにより断続的な方式で行うことも可能である
。

本発明による方法の別の実施態様においては、１８０℃
の温度に達した後に、毎分当り５０℃の割合で１２０〜
１１５℃の温度まで連続的に冷却される。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図及び第２図において、支持層として用いられる鋼
製帯状体１０と、その上に鉛青銅から多孔質に焼結され
た粗い下地層１１とからなる帯状体２は、リール１に巻
かれており、このリールｌから連続的に繰り出され、撹
拌機構を備えた容器３内においてその粗い下地層１１の
面側に６０重量％のＰＶＤＦと３０重量％の鉛と１０重
量％のＰＴＦＥとからなる粉末混合物で均一に被覆され
る。ベルト２が圧延機スタンド４を通過し、この際、粗
い下地層１１の開放された細孔が粉末混合物により充填
されて、粗い下地層１１の突端（ピーク）上に摺動層１
２が形成される。そして、この被覆処理された帯状体２
は、連続炉５内に案内されて、１５分間に亘り３４５℃
の温度に加熱される。この場合、ポリ弗化ビニリデン（
Ｐ　Ｖ　Ｄ　Ｆ）が融解されて弗素含有ポリマーに変換
される。

この弗素含有ポリマーには、１２重四％の鉛と、１０重
量％のＰＴＦＥと、２０重盪％の弗化鉛と、２．５重量
％のオキシ弗化鉛とが埋込まれ、上記ポリマーは、Ｃｕ
Ｋα放射により作成されたＸ線回折投影図においてダブ
ル・ブラッグ角２θ＝１８．０７±０．０３’で最大強
度を有しかつ３２０〜３５０℃の融解温度範囲を有して
いる。

連続炉５を後にした弗素含有ポリマーは、後続の圧延機
スタンド６において二次圧縮されると共に平滑化され、
次いで、連続炉７内において５分間以内で約１００℃の
温度にまで連続的に冷却される。このようにして製造さ
れた複合軸受材料は、さらに、後続の圧延機スタンド８
において較正され、最後にリール９に巻取られる。この
帯状の複合軸受材料からは、二次加工又は二次処理を必
要とすることなく容易に摺動軸受要素（特に、軸受ブシ
ュ、軸受箱、フランジ付きブシュ、スラストワッシャ）
などを作成することができる。

次に、本発明による複合軸受材料の摩擦特性を明らかに
するために、比較実験について説明する。

この実験においては、前述した本発明の方法により製造
された複合軸受材料からなる軸受ブシュが、ヨーロッパ
特許第４４．５７７号明細書における公知技術によって
製造された複合軸受材料（即ち、スチール支持層と、こ
の支持層上に多孔質に焼結された青銅層とからなり、５
０重量％のＰＶＤＦと４０重量％の鉛と１０重量％のＰ
ＴＦＥとからなる焼結混合物から形成された摺動層が、
上記青銅層の開放された細孔を充填しかつ上記青銅層の
尖端を被覆している形式の複合軸受材料）からなる軸受
ブシュと、その摩擦トルク及び摩耗度について、比較さ
れた。

摩擦トルクと摩耗度とを測定した試験機においては、Ｃ
３５型の軟鋼から構成されＲＡ＝０．２μｍの表面粗さ
を有し０．３ｍ／ｓｅｃの摺動速度で回転するジャーナ
ルによって、０．０３ｍｍのクリアランスを有する直径
２１１鳳で２２龍×１５■■の寸法のテスト用軸受ブシ
ュを担持するようにした。このテスト用軸受ブシュは、
振子（揺動体）として構成され３．３Ｎ／＊ｍ”の比負
荷（負荷率）で軸受体内に圧入された。摩擦トルクは、
テスト用軸受ブシュの回転運動から振子として構成され
た軸受体の振れを介して検出された。摩耗度は、３　ｋ
ｍ、１６ｋｍ、３２ｋｍ及び４３ｋｍの各摺動行程ごと
にそれぞれ測定された。

この比較実験の結果は、第３図及び第４図にグラフで示
されている。これらのグラフから明らかなように、本発
明による複合軸受材料からなる軸受ブシュは、面圧（Ｍ
Ｐａ）に対す名摩擦トルク（Ｎｍ）及び摩耗度（μｍ　
／　ｈ　）において、上記公知技術による複合軸受材料
からなる軸受ブシュに較べて、非常に優れている。

３−−−−−−−・−−−−一・−容器４　、６　、８
−−−−−−−・−圧延機スタンド５．７−・−−−−
−・−・一連続炉 １０−・−・−・−・−鋼製帯状体 １１−・−−−−−−−−−−−・・・−粗い下池層１
２−・−・・・−・・−・−摺動層 である。

代 理 人 土

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による複合軸受材料を製造する方法を
実施するための装置を概略的に示す図、第２図は、上記
複合軸受材料の断面図、第３図は、本発明を説明するた
めの面圧に対する摩擦トルクの曲線図、第４図は、本発
明を説明するための血圧に対する摩耗度の曲線図である
。 なお、図面に用いられた符号において、１．９−一−−
−・・・・−・−−−−リール２−−−−−・−・・−
・−・帯状体

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属を素材とする支持層と、 弗素に対して高い親和性を有する粒度４０μｍ以下の金
   属粉末が５〜５０重量％の割合で微細に分散されている
   マトリックス形成用の弗素含有ポリマーを素材とし、そ
   して、前記支持層に結合されている厚さ３０〜５００μ
   ｍの摺動層とをそれぞれ具備する、摺動面を備えた複合
   軸受材料において、 前記弗素含有ポリマーは、ＣｕＫα放射により作成され
   たＸ線回折投影図においてダブル・ブラッグ角２θ＝１
   ８．０７±０．０３°でシャープな最大強度を有しかつ
   ３２０〜３５０℃の融解温度範囲を有すると共に、５〜
   ３０重量％の金属弗化物と、０．５〜５．０重量％の金
   属オキシ弗化物とを含んでいることを特徴とする複合軸
   受材料。 ２、前記金属粉末として、鉛、錫、亜鉛、インジウム、
   タリウム、カドミウム、ビスマス、バリウム、銅、銀及
   びこれらの合金のうちから選ばれた１種又は複数種が前
   記弗素含有ポリマーに分散されていることを特徴とする
   請求項１に記載の複合軸受材料。 ３、ＰＴＦＥ、ＭｏＳ＿２、グラファイト、ＺｎＳ、Ｂ
   ａＳＯ＿４及び／又はステアリン酸塩からなりかつ粒度
   ４０μｍ以下である１〜２０重量％の粉末粒子がさらに
   微細に分散されていることを特徴とする請求項１又は２
   に記載の複合軸受材料。 ４、前記プラスチック摺動層が、機械的又は化学的に粗
   面化された支持層表面に直接結合されていることを特徴
   とする請求項１〜３のうちの何れか１つに記載の複合軸
   受材料。 ５、前記プラスチック摺動層が、前記支持層上に焼結又
   は吹付けされかつ金属摺動材料からなる多孔質の中間層
   を介して前記支持層と結合され、前記摺動層材料が前記
   中間層の孔を充填しかつこの中間層の被覆層を形成して
   いることを特徴とする請求項１〜３のうちの何れか１つ
   に記載の複合軸受材料。 ６、前記マトリックスが、１５〜２５重量％の弗化鉛と
   、１〜３重量％のオキシ弗化鉛と、３０〜４０重量％の
   鉛とを含むことを特徴とする請求項１〜５のうちの何れ
   か１つに記載の複合軸受材料。 ７、前記マトリックスが、５９重量％の弗素含有ポリマ
   ーと、８重量％の鉛と、２４重量％のＰｂＦ＿２と、１
   重量％のＰｂＯＦ＿２と、８重量％のＰＴＦＥとを含む
   ことを特徴とする請求項１〜５のうちの何れか１つに記
   載の複合軸受材料。 ８、前記マトリックスが、５３重量％の弗素含有ポリマ
   ーと、８重量％のＰＴＦＥと、１５重量％のＰｂＦ＿２
   と、４重量％のＰｂＯＦ＿２と、２０重量％の鉛とを含
   むことを特徴とする請求項１〜５のうちの何れか１つに
   記載の複合軸受材料。 ９、前記マトリックスが、４３重量％の弗素含有ポリマ
   ーと、１８重量％のＰＴＦＥと、１５重量％のＰｂＦ＿
   ２と、４重量％のＰｂＯＦ＿２と、２０重量％の鉛とか
   らなることを特徴とする請求項１〜５のうちの何れか１
   つに記載の複合軸受材料。 １０、請求項１〜９のうちの何れか１つに記載の複合軸
   受材料を製造する方法であって、３０〜８０重量％の弗
   素含有ポリマーと、弗素に対して高い親和性を有する５
   〜５０重量％の金属粉末との混合物が金属支持層上に供
   与され、そして、前記支持層に対して圧延され、そして
   、３３０℃を超える温度に加熱され、そして、５〜６０
   分間前記温度に保たれ、次いで、０．５〜１０分間で１
   ００℃の温度にまで連続的に冷却されることを特徴とす
   る方法。